Robots in de Bouw
Kees van Hee Stubeco 30-10-2014
Agenda • • • • • • •
Wat is een robot? Voorbeelden van robots in de bouw Teleoperated Service Robots Rose: service robot voor de zorg Stand van de technologie Andere toepassingen service robots Hoe realiseren we zulke innovaties? 2
Wat is een robot • Brede definitie: cyber physical system: computer gestuurd fysisch systeem • Smalle definitie: computer gestuurd systeem dat kan handelen als een mens: – Platvorm dat zichzelf kan verplaatsen – Armen met handen waarmee het objecten kan pakken, plaatsen en bewerken – Sensoren waarmee het kan waarnemen Dus web crawlers, search engines etc zijn geen robots
3
Brede definitie • Voorbeelden: – Agv – Zelfrijdende auto – 3D printer – Drone
4
Smalle definitie: 3 typen
Industrie robot: Vervangt een mens
Humanoid robot: Lijkt op een mens
Service robot: Werkt als een mens
5
Service vs Industriële robots Service • Willekeurige taken • Niet routinematig • Relatief langzaam • Gemiddeld nauwkeurig • Visual servoing, krachtgestuurd • Navigeren • In een ‘mensomgeving’ (intrinsiek veilig)
Industrieel • Vast geprogrammeerde taken • Routinematig • Hoge snelheid • Zeer nauwkeurig • Positie gestuurd • Statisch of over vaste geleiding • Industriële omgeving in een veiligheidskooi
Teleoperated Service Robots • • • •
7
Twee componenten: cockpit en service robot Service robot moet in principe alle menslijke handelingen kunnen verrichten Altijd een mens ‘in the loop’: operator kan besturing overnemen Combinatie van kunstmatige en natuurlijke intelligentie
network
Wat service robots nog meer kunnen... • Service robots kunnen wel meer dan een mens: – – – – – –
bewegen met meer kracht bewegen met grotere of kleinere snelheid bewegen over grotere afstand bewegen met meer precisie ze kunnen handelingen in veelvoud uitvoeren werken op een plaats waar een mens niet kan leven
• Men kan ze programmeren voor speciale taken • Ze kunnen leren van voorbeeld-handelingen
Voorbeelden teleoperations
Rose: service robot voor de zorg
10
Zorg-op-afstand: Nu • Video communicatie • Monitoring • Alarmering, signalering Alleen informatie uitwisseling; Geen fysieke interventies bij de zorg-client.
Mextal, Marcel Gielen
11
Systeem concept Robotica in combinatie met Domotica!
12
Use Cases Schakelaar bedienen
Openen van deuren Alarm
Magnetron maaltijd
Drankje inschenken Ontbijt klaar zetten
13
En meer… Eenvoudige maaltijden Medicijn gebruik Electronic Reminder
Basic persoonlijke verzorging
Communiceren
Lichte schoonmaak taken Vaatwasser in/uit ruimen
14
Ontwikkeling is Experiment Driven Proeftuinen: •Testen van ontwikkelde functies •Inspiratie voor nieuwe functies •Business Process Reengineering! •Motiveren van toekomstige cliënten
15
Stand van de technologie (1) • Challenges voor 4 belangrijke functies: – Navigeren (platform) – Manipuleren (armen) – Observeren (sensoren) – Leren (complexe taken)
Echte High Tech: geavanceerde wiskunde en mechanica, regeltheorie, kunstmatige intelligentie, beeldverwerking, software engineering, mechatronica
16
Navigatie • Waar ben ik? – Odometrie: uit wielbewegingen – Observatie met lasers en 3d-camera’s
• Hoe kom ik daar? – Doel op kaart of camerabeeld – Padplanning (zoeken in een graaf) – Obstakels herkennen – Visual servoing 17
Manipulatie • • • • •
Complexe arm- en handbewegingen Compliant bewegen: b.v. voor deuren openen Uit eindpostie de posities van de ‘links’ bepalen Padplannen: nu vaak met randomized methoden Pakken: – Haptische feedback (force feedback) – Grijptechnieken (vacuum zuigen, statische electriciteit)
18
Observatie • Kijken met de 3-d camera: light encoding • Geen pixels maar point cloud en voxel • Object herkenning: uit eenzijdig beeld het hele object proberen te identificeren • World database met van ‘alle’ objecten een model • Dit alles real time voor visual servoing!
19
Leren • Wat moet hij leren? – Waar hij is, hoe ergens te komen – Hoe iets te manipuleren (pakken/neer te zetten/monteren) – Hoe iets te herkennen – Complexe taken: straatje leggen, ramen zemen
• Hoe kan hij leren? – Programmeren door operator – Door nabootsen van handbesturing – Door automatisch redeneren 20
Toepassingen voor de bouwwereld • Bouw: – – – –
Metselen, tegels zetten Stratenmaken Bouw-elementen plaatsen Kranen en graafmachines op afstand
• Onderhoud: – – – –
Ramen zemen Riolen reinigen Lampen wisselen Beveiliging
21
22
23
Andere toepassingen • Lichte logistiek: – pakjes bezorgen in een woonwijk of kantoor – Voedsel, wasgoed etc halen en brengen in zorginstelling
• Bedienen in café en restaurant
• Begeleiden van gehandicapten – Blinden begeleiden – Rolstoelnavigatie
• …… 24
Hoe realiseren we zulke innovaties? • Een goede Business Case is essentieel: • Kosten: – Operatortijd – Afschrijving robot – Onderhoud robot
• Opbrengsten: – Arbeidbesparing (incl reistijd besparing) – Kwaliteit van het werk (minder fouten, sneller) – Vergroting veiligheid
25
Hindernissen • Weerstand bij stakeholders (o.a. personeel) • Eerste jaren kinderziekten kostbaar leerproces • Ondernemers mentaliteit:
“Waarom
zelf investeren als ik ook kan wachten tot een ander de kinderziekten heeft betaald?”
26
Vragen • Reikt de planningshorizon van een bouwer niet verder dan zijn project (en)? • Is de bouw te reactief: Pas wat doen als de klant er om vraagt??
27
Dank voor uw aandacht!
28
